泵和風(fēng)機(jī)被廣泛使用在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，但這類設(shè)備的電能消耗非常大，其能耗占企業(yè)總能耗的比例很大。當(dāng)前，我國(guó)正在深化市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制改革，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)可以用“激烈”二字來形容。因此，企業(yè)要提升自身競(jìng)爭(zhēng)力，必須優(yōu)化生產(chǎn)工藝和流程，降低生產(chǎn)過程中的能耗，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。
1、變頻器（VFD）的功能
VFD常用于實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制。實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制的方法是改變功率輸出的頻率。在企業(yè)生產(chǎn)過程中，必須追求對(duì)電機(jī)更好的控制，而要實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電機(jī)更好的控制，就必須使用VFD，VFD可以實(shí)現(xiàn)被控交流電機(jī)的過流電壓保護(hù)、過載保護(hù)和變頻調(diào)速，同時(shí)VFD負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)整個(gè)系統(tǒng)的綜合利用率和工作效率。
2種不同的VFD
2.1不同開關(guān)模式下VFD的分類
不同的開關(guān)有不同類型的逆變器。按照開關(guān)分類，逆變器可分為四種類型:一是SPWM控制逆變器；第二，PAM控制VFD；第三，空間矢量脈寬調(diào)制控制VFD；第四，PWM逆變器。在四種不同類型的VFD中，PAM控制是脈沖幅度調(diào)制，通過改變脈沖串的幅度來調(diào)制波形和輸出值，從而實(shí)現(xiàn)VFD的變頻功能；與PAM控制不同，PWM控制是脈寬調(diào)制控制，即在調(diào)節(jié)波形和輸出時(shí)，可以改變脈寬來實(shí)現(xiàn)VFD的變頻功能。在PWM的基礎(chǔ)上，改變調(diào)制脈沖后，就是SPWM控制。為了實(shí)現(xiàn)正弦波輸出，需要遵循正弦規(guī)律，安排合適的脈沖寬度對(duì)波形進(jìn)行濾波輸出，在生產(chǎn)中經(jīng)常應(yīng)用于支路交流逆變器。SVPWM控制是空間矢量脈寬調(diào)制。作為PWM技術(shù)調(diào)制的一種方法，在電機(jī)的三相定子繞組中插入PWM，促使定子中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
2.2根據(jù)工作原理對(duì)VFD進(jìn)行分類。
根據(jù)工作原理，VFD可以分為三種:第一種是矢量控制VFD，第二種是V/f控制VFD，第三種是轉(zhuǎn)差頻率控制VFD。V/f控制VFD可以保證頻率與輸出電壓正相關(guān)，從而可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)磁通的一致性，有效避免磁通弱、飽和的問題。所謂轉(zhuǎn)差調(diào)速，就是在調(diào)速時(shí)改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差，速度決定轉(zhuǎn)差要求。轉(zhuǎn)差頻率控制技術(shù)可以在一定程度上改善系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能。矢量控制逆變器最重要的特點(diǎn)是DC電機(jī)的速度控制。根據(jù)矢量變化法對(duì)異步電動(dòng)機(jī)定子繞組電流進(jìn)行分解，可以實(shí)現(xiàn)DC電機(jī)的磁場(chǎng)電流分量。
3.風(fēng)機(jī)泵變頻節(jié)能工作原理分析
風(fēng)機(jī)和水泵變頻節(jié)能有兩種方式:一種是軟啟動(dòng)，一種是變頻。作者具體介紹了這兩種節(jié)能方法的節(jié)能原理如下:
3.1關(guān)于軟啟動(dòng)節(jié)能
由于電機(jī)是通過Y/D或直接啟動(dòng)，4 ~ 7倍的額定電流為啟動(dòng)電流，會(huì)對(duì)供電電網(wǎng)和機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生巨大影響。如果供電能力很高，啟動(dòng)時(shí)會(huì)造成很大的損壞，如閥門、擋板被電流和振動(dòng)損壞，從而縮短設(shè)備的使用壽命。安裝變頻節(jié)能裝置后，VFD的軟啟動(dòng)功能可以在一開始自動(dòng)將啟動(dòng)電流調(diào)整為0，這樣就不用擔(dān)心產(chǎn)生的電流會(huì)超過額定電流，在一定程度上減少了對(duì)電網(wǎng)的影響，起到了延長(zhǎng)閥門和設(shè)備使用壽命的作用，從而節(jié)省了VFD維護(hù)的相關(guān)費(fèi)用。
3.2關(guān)于變頻節(jié)能
流體力學(xué)中有一個(gè)公式，就是p = h× q，專業(yè)人士都知道p、h、q之間有一定的關(guān)系，而且都是成正比的，只是大小不同。如果水泵的效率是一個(gè)固定值，那么當(dāng)調(diào)節(jié)流量降低時(shí)，轉(zhuǎn)速N也會(huì)降低，輸出功率P也會(huì)降低，這就是三次關(guān)系的下降。也就是說，水泵的轉(zhuǎn)速和水泵電機(jī)的功耗率是立方。
4風(fēng)機(jī)和泵的變頻調(diào)速和節(jié)能
4.1調(diào)節(jié)風(fēng)扇和水泵流量的方法
調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)和泵流量的方法有很多，各有各的優(yōu)點(diǎn)，常用的有三種:(1)交流電機(jī)變頻調(diào)速；(2)調(diào)節(jié)水泵、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，采用電磁滑差離合器，但這種情況下電機(jī)勻速運(yùn)行；(3)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)擋板時(shí)，如果采用傳統(tǒng)的機(jī)械方法，可以調(diào)節(jié)水泵和導(dǎo)流板的閥門開度。在節(jié)電率相同的情況下，裝機(jī)容量和電能節(jié)約將成為最大值。因此，在生產(chǎn)過程中，應(yīng)廣泛應(yīng)用高壓變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)，將變頻調(diào)速應(yīng)用于大容量壓縮機(jī)、水泵和風(fēng)機(jī)，以達(dá)到節(jié)能的目的。
4.2變頻調(diào)速在風(fēng)機(jī)和泵節(jié)能中的應(yīng)用
以流體理論為基本出發(fā)點(diǎn)，可以用三次函數(shù)來表示離心風(fēng)機(jī)和泵的軸功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。研究表明，轉(zhuǎn)差后液壓調(diào)速的效率會(huì)隨著調(diào)速方案效率的變化而降低。當(dāng)轉(zhuǎn)速降至50%時(shí)，變頻調(diào)速器將顯示出更高的效率。這樣，就會(huì)發(fā)現(xiàn)什么都沒變。因此，變頻調(diào)速是所有調(diào)速方案中節(jié)能效果最好的。結(jié)合實(shí)例，當(dāng)同一個(gè)水泵和風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速流量和軸功率均為100%時(shí)，如果將轉(zhuǎn)速流量調(diào)整為50%，軸功率將降低到50%。但是，如果將轉(zhuǎn)差率調(diào)整到50%，則只需要從電網(wǎng)中吸取大約25%的電力。如果通過變頻將流量降低到50%，則只需要從電網(wǎng)中吸取大約10%的電力。因此不難發(fā)現(xiàn)，變頻調(diào)速有著無可比擬的優(yōu)勢(shì)。
5變頻調(diào)速與環(huán)保
在企業(yè)總用電量中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的能耗占很大比例。我們有理由相信，天然氣、煤炭、石油和其他燃料的枯竭很大程度上是由于過度的電力消耗。二氧化氮和二氧化碳的過量排放會(huì)造成嚴(yán)重的空氣污染，對(duì)大氣臭氧層造成不可挽回的嚴(yán)重破壞，對(duì)人類生活造成極其不利的影響。目前，日益嚴(yán)重的環(huán)境問題已經(jīng)影響到人們的日常生活，但隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，越來越多的人開始關(guān)注環(huán)境問題，積極參與環(huán)境保護(hù)。因此，在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，企業(yè)應(yīng)廣泛采用變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)，既有效節(jié)約能源，又減少污染排放，起到保護(hù)環(huán)境的作用。
6結(jié)論
綜上所述，泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的節(jié)能運(yùn)行是通過變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，受到國(guó)家和政府的廣泛重視。實(shí)踐表明，將變頻器應(yīng)用于泵和風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制，可以取得明顯的節(jié)能效果，是一種應(yīng)用廣泛的調(diào)速方法。變頻調(diào)速技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，不僅可以提高設(shè)備的運(yùn)行效率，還可以最大限度地滿足企業(yè)對(duì)高效生產(chǎn)的需求。同時(shí)可以有效降低設(shè)備的維護(hù)和維修成本，有效延長(zhǎng)其使用壽命，可謂一舉兩得。在國(guó)內(nèi)外，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)并將繼續(xù)受到人們的關(guān)注，它也將在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮重要作用。
